OCSiAlé a única empresa que possui tecnologia escalável para síntese industrial de grafeno
As instalações de produção e base de pesquisa da empresa estão localizadas em Novosibirsk, além de um centro de prototipagem de materiais e tecnologias baseadas em nanotubos de grafeno - TUBALL CENTER.
Hoje a OCSiAl é uma empresa global,operando em todos os continentes. Filiais regionais estão abertas na Europa, EUA, Coréia, China (Shenzhen, Xangai), Hong Kong e Rússia, escritórios de representação no México, Israel, Japão, Índia, Austrália, Alemanha e Malásia. Além de escritórios próprios e escritórios de representação, a OCSiAl possui parceiros e distribuidores em 45 países. A OCSiAl emprega mais de 450 funcionários de 16 países. A empresa de P&D emprega mais de 100 cientistas.
Foto cedida por OCSiAl
De 500 kg a 75 toneladas
Nanotubos de carbono de parede única são usados paraa fabricação de baterias de íon de lítio para telefones celulares e outros aparelhos, telas sensíveis ao toque, pneus e outras peças automotivas, pisos autonivelantes, equipamentos esportivos, baterias para veículos elétricos e muito mais. Você pode até dizer: o tamanho é pequeno, mas a presença é ampla. Esses nanotubos são cinco vezes mais leves que o cobre, 100 vezes mais fortes que o aço, suportam temperaturas de até 1.000 ° C e, quando adicionados, mesmo nas menores proporções, melhoram as características do material. Por exemplo, se você adicionar 0,001% de nanotubos de parede única ao concreto, ele se tornará 50% mais forte imediatamente.
Em 2013, a OCSiAl lançou seu primeirouma instalação para a produção de tais nanotubos de grafeno chamada Graphetron 1.0. A marca foi batizada de TUBALL. Um ano depois, a instalação já havia sintetizado 500 kg de nanotubos e, em 2019, a produção chegava a 25 toneladas por ano.
Construção da segunda instalação do Graphetron 50iniciado em 2016. Em 2019, ela trabalhou em modo de teste e só agora atingiu uma capacidade de produção de 50 toneladas. A OCSiAl agora pode produzir 75 toneladas de nanotubos de grafeno de parede única por ano. Os volumes obtidos são colossais, principalmente quando comparados a tentativas estrangeiras de produzir nanotubos de grafeno. Mas nem tudo é tão simples - existem armadilhas que explicam por que os concorrentes falharam.
Nanotubos de grafenoé uma modificação alotrópica do carbono,que são folhas de grafeno com a espessura de um átomo enroladas em um cilindro, e os tubos são particularmente fortes e flexíveis. Eles são sintetizados em instalações de três maneiras:
- usando eletrodos de grafite;
- por vaporização a laser de um alvo de grafite;
- através de uma reação química de gases - contendo carbono e auxiliares.
Eles são usados em microeletrônica, na fabricação de plásticos, peças automotivas e em muitos outros materiais.
Nanotubos de carbono
Foto: wikipedia.org
Uma tentativa de criar produção em massa de nanotubosdo grafeno, um dos primeiros a realizar a empresa farmacêutica alemã Bayer. A planta piloto, produzindo 60 toneladas por ano, foi lançada em 2007 e, em 2010, foi lançada a produção total, planejando produzir 500 toneladas anualmente. Os tubos foram sintetizados por catálise a partir de um gás contendo carbono a altas temperaturas, mas apenas paredes múltiplas - não grafeno, mas tubos de grafite - foram obtidas. A grafite não era tão forte e flexível quanto o grafeno, e era difícil e caro separar os tubos em camadas, por isso os produtos Bayer não eram muito procurados e, em 2013, a empresa encerrou o projeto.
A empresa francesa Arkema planejouproduzir 400 toneladas de nanotubos anualmente; CNano chinês - 500 toneladas. Cerca de 40 organizações no mundo tentaram abrir a produção em massa, mas não conseguiam tubos de parede única em cada edição.
Atualmente, eles ainda são produzidos pela empresa japonesa Zeon, mas produz cerca de uma tonelada de tubos por ano e é vendido por US $ 10 por quilograma.
Segundo Yuri Koropachinsky, o material é semelhante aoweb preta pegajosa. É 10 vezes mais pesado que o ar e 100 vezes mais leve que a água. Deve ser de uma maneira especial, não apenas sintetizada, mas também transportada. A instalação não é apenas um reator, mas uma fábrica de robôs que executa independentemente todas as operações. O material triturado acabado é enviado para um recipiente separado, no final do ciclo.
País de idéias, telefone da felicidade e US $ 2 milhões
Em meados dos anos 2000, Yuri Koropachinsky decidiufaça uma pausa em seus muitos projetos comerciais, vendeu todos os seus ativos e foi morar na Austrália. Os fundos recebidos foram suficientes para não trabalhar e viver confortavelmente, mas em 2006 ele decidiu voltar aos negócios, porque pensava: um pai desempregado é um mau exemplo para o filho.
Yuri Koropachinsky— cofundador e presidente da OCSiAl.Antes de iniciar sua carreira empresarial, participou de pesquisas científicas na área de biofísica, trabalhando na Seção Siberiana da Academia de Ciências da URSS. Ele criou sua primeira empresa de capital de risco no início dos anos 1990. Após a saída bem-sucedida de um de seus projetos de investimento em 2004 (fabricante de máquinas agrícolas com 20 mil funcionários e faturamento de US$ 230 milhões), formou a empresa SM.Group, que investiu em startups promissoras de alta tecnologia, e desde 2012 concentrou-se em nanomateriais de carbono, o que levou à criação do OCSiAl.
Koropachinsky reuniu seus parceiros de negócios paraprojetos anteriores - Yuri Zelvensky e Oleg Kirillov - e foram para Novosibirsk. Ele queria começar a investir em um negócio de alta tecnologia. Enquanto participava da reunião do RAS, Yuri anunciou que estava procurando idéias originais.
Yuri Koropachinsky
Foto cedida por OCSiAl
No entanto, para a ideia final, o comandoos empresários continuaram por três anos. Os futuros fundadores da OCSiAl se reuniram com cientistas de 23 institutos de pesquisa em Novosibirsk, Tomsk, Krasnoyarsk e Irkutsk. Entrando em contato com cada instituição, a equipe solicitou à gerência que organizasse uma reunião com os cientistas que tinham as invenções mais originais. Nessas reuniões, os empresários perguntavam: o que você pode fazer melhor do que qualquer outra pessoa ou o que ninguém mais pode fazer? Se houve uma resposta específica para essa pergunta, o tópico foi discutido mais adiante.
Os buscadores de ideias consideraram 1.500 opções,alocaram 364 projetos em física, química e biologia, nos quais investiram algum dinheiro para estudar sua viabilidade e potencial mercado. "Havia alguns projetos bem engraçados entre eles", lembra Yuri Koropachinsky. - Por exemplo, um cientista ofereceu um telefone de alegria e até recebeu uma confirmação do Ministério das Comunicações da Federação Russa. Perguntei como funciona e ele respondeu: "Assim como todos os telefones celulares, somente quando eles começam a falar, todos ficam felizes". Como resultado, US $ 2 milhões foram gastos, 12 projetos foram transformados na empresa, mas ainda assim nenhum deles poderia ser chamado de único por Yuri.
Acadêmico e nanotubos
Em 2009, na próxima reunião com investidores emO diretor do Centro Científico Internacional de Termofísica e Engenharia de Potência do Instituto de Termofísica do Ramo Siberiano da Academia Russa de Ciências Mikhail Predtechensky veio a Novosibirsk. Naquela época, ele criava tecnologias para empresas de TI (HP, Samsung) e a indústria de gás (AirProducts) há 20 anos. Para a mesma pergunta sobre o que ele pode fazer, Mikhail respondeu: "É isso aí" e sugeriu discutir o problema de maneira diferente: "Diga-me o que você deseja obter e eu desenvolverei uma tecnologia inovadora".
Mikhail Predtechensky e Anatoly Chubais
Foto cedida por OCSiAl
Como resultado de longas conversas, o cientista eos empreendedores decidiram que precisavam trabalhar com a transformação de materiais. Em dezembro de 2009, durante uma conversa regular sobre projetos, Mikhail Predtechensky disse que sabia criar nanotubos. Ele alegremente revelou que eles são muito leves, mas duráveis e melhoram a qualidade de muitos materiais. Havia apenas uma desvantagem: os nanotubos de carbono de parede única eram obtidos em pequenas quantidades apenas em laboratório, portanto eram muito caros. Mikhail propôs produzir esses tubos em escala industrial.
Assim, em fevereiro de 2010, foi aberta a empresa OCSiAl, que cria nanotubos de grafeno de acordo com o método de Mikhail Predtechensky.
Fatídicos pontos pretos e Chubais
Predtechensky começou a fabricar tubos de plasmagerador, que ele também inventou. Todos os geradores com os quais ele havia trabalhado anteriormente queimaram rapidamente seus eletrodos. A própria tecnologia de produção permanece um segredo comercial da OCSiAl. É difícil culpá-los por isso – a concorrência no mercado é alta e possuir produtos exclusivos traz grandes benefícios.
Gerador de plasma- um dispositivo técnico no qual o plasma é gerado por meio de corrente elétrica e é utilizado para processar materiais.
Mikhail teve a ideia de tentar fazereletrodos líquidos, porque o líquido não corroer. Ele lançou um arco entre os banhos, no qual houve um derretimento, o metal derreteu, as poças se transformaram e o arco se fechou. Agora, o gerador com eletrodos líquidos pode funcionar a qualquer momento com qualquer material. Foi esse dispositivo que Mikhail Predtechensky usou para criar nanotubos de grafeno, cujo nome oficial é SWCNT (dos nanotubos de carbono de parede única em inglês - "nanotubos de carbono de parede única" - "alta tecnologia).
Laboratório OCSiAl
Foto cedida por OCSiAl
O grafeno é oficialmente considerado aberto em 2004. Os pioneiros foram os físicos Andrei Geim e Konstantin Novoselov, que receberam o Prêmio Nobel por isso. Mas, de fato, eles escreveram sobre essa substância no século XX. Em 1952, o físico e químico Leonid Radushkevich obteve imagens microscópicas de nanotubos após a síntese. E em 1977, cientistas do Instituto de Catálise do Ramo Siberiano da Academia de Ciências da URSS, durante experimentos com catalisadores de desidrogenação, descobriram cilindros de carbono sob um microscópio. Em 1991, o físico japonês Sumio Iijima escreveu sobre a descoberta de tais nanotubos.
Como já mencionado, uma descrição completa da tecnologiaé mantido em segredo, mas o princípio geral é o seguinte: as nanopartículas são formadas no substrato no gerador, voando em um gás a partir de hidrocarbonetos (metano e gases similares) aquecidos a 1000 ° C ou mais. Um nanotubo de grafeno cresce em cada nanopartícula. A síntese ocorre dentro da instalação.
A produção é patenteada. O principal princípio da produção em massa era reduzir o preço dos produtos para US $ 1-2.
Nanotubos de carbono com paredes múltiplas são sintetizadosmais rápido e fácil, mas sua condutividade, flexibilidade e resistência são muito menores do que as de parede única, o que significa que elas precisam ser adicionadas ao material em grandes quantidades: se centenas de por cento dos nanotubos de parede única são suficientes para melhorar as propriedades do material, os nanotubos de parede múltipla exigem várias dezenas de por cento. Além disso, descobriu-se que é difícil adicionar tubos multicamada aos materiais. São emaranhados de tubos firmemente entrelaçados, difíceis e dispendiosos de desembaraçar, e o pó dos tubos não enrolados não confere a condutividade e resistência necessárias aos materiais, e pouco foi comprado. Portanto, os concorrentes da OCSiAl, que produziam tubos multicamadas (Bayer, Arkema e outros), tiveram que reduzir sua produção devido à sua falta de lucratividade.
Anatoly Chubais
Foto cedida por OCSiAl
Para a síntese da primeira parte na instalação de MikhailPrecursor de um mês restante. Havia muito poucos deles - algumas manchas pretas no fundo branco do filtro, mas um microscópio especial mostrou que eram tubos de parede única. Nos dois anos seguintes, a OCSiAl contribuiu com US $ 20 milhões para o desenvolvimento, mas foram necessários mais investimentos e, em 2011, Yuri com um filtro "manchado" foi transferido para Rusnano, Anatoly Chubais.
Chubais cedeu à confiança do representanteOCSiAl. Rusnano investiu US$ 20 milhões – este foi o primeiro investimento de terceiros. Com esses investimentos, a empresa construiu a primeira instalação de síntese, Graphetron 1.0, na terra natal dos fundadores, Novosibirsk.
Escalada
Encontrar compradores foi uma dificuldade separada. "É preciso muito esforço e dinheiro", reclama o fundador da empresa. - Mas é necessário demonstrar a um potencial comprador o efeito dos nanotubos especificamente em seus produtos. Como fazemos isso? Pegamos material, adicionamos um milésimo de nanotubo e obtemos um material completamente diferente ".
Os nanotubos são distribuídos uniformemente no materiale criar uma rede de reforço e eletricamente condutora. Por exemplo, se você adicionar nanotubos de parede única ao material do qual as baterias de íon de lítio são fabricadas, ele começará a conduzir melhor a corrente elétrica, o que significa que as baterias retêm uma carga por mais tempo.
A primeira jogada publicitária foi a distribuição gratuita deamostras para fabricantes de diferentes materiais. Um grama foi enviado para vários milhares de empresas russas e estrangeiras, muitas delas se interessaram e responderam. A primeira CNT foi comprada por uma empresa coreana para aumentar a resistência de compósitos e revestimentos condutores. A gerência da OCSiAl percebeu que a promoção seria eficaz apenas mostrando os benefícios da adição de tubos de parede única aos materiais. Ao lado da Graphetron, a empresa abriu um Centro de Prototipagem, onde começou a produzir vários materiais, incluindo nanotubos de grafeno.
Pneu usando tubos de carbono de parede única
Foto cedida por OCSiAl
Por exemplo, os cientistas da empresa desenvolveram uma tecnologiaprodução de pisos autonivelantes com a CNT e transferidos gratuitamente para empresas de manufatura, como resultado, 80% desses pisos na Rússia são criados usando-o. Os pisos autonivelantes feitos de materiais aos quais são adicionados nanotubos de carbono de parede única têm boa condutividade elétrica; além disso, os nanotubos não alteram a cor dos materiais, sua viscosidade e capacidade de expansão, de modo que o consumo de materiais na fabricação de pisos autonivelantes não aumenta.
Tecnologias para criartubos de fibra de vidro e asfalto reforçado. A adição de CNT à resina da qual é feita fibra de vidro para tubos de fibra de vidro confere ao material uma condutividade volumétrica e uniforme, que reduz o risco de acidentes em indústrias explosivas (por exemplo, na indústria de carvão), e os tubos ficam 15% mais fortes. O concreto asfáltico feito de betume contendo nanotubos de carbono se torna 67% mais resistente ao sulco e 67,5% mais resistente ao cracking.
Inicialmente, os nanotubos foram produzidos na formapó, mas os laboratórios OCSiAl começaram a produzir concentrados e suspensões para facilitar a adição aos materiais. Agora, o segundo produto significativo do OCSiAl são os concentrados e suspensões TUBALL MATRIX contendo nanotubos dispersos. É muito difícil adicionar pó com nanotubos aos materiais e distribuí-lo uniformemente sobre qualquer material, e a distribuição desigual não dará o efeito de adição de CNT. Por isso, os especialistas da OCSiAl decidiram criar concentrados e suspensões com nanotubos já distribuídos. Para tanto, foi desenvolvida uma instalação ultrassônica especial TUBBOX, que utiliza alternadamente métodos de dispersão mecânica e ultrassônica. A dispersão mecânica produz misturas homogêneas, enquanto a dispersão ultrassônica separa feixes de nanotubos em nanoescala em objetos individuais.
O TUBALL a 0,01% adicionado ao material é distribuído uniformemente por sua matriz e cria uma rede tridimensional com propriedades de reforço e eletricamente condutoras.
OCSiAl é principalmente orientado para o mercadobaterias de íon-lítio, nas quais nanotubos são adicionados a ânodos de silício, o mercado de pneus, superfícies asfálticas, compósitos e revestimentos. Em 2019, os produtos foram adquiridos pela empresa russa Eco Group e adicionados ao asfalto: com aditivos adesivos, 0,025% de nanotubos foram introduzidos no betume e adicionados ao concreto asfáltico. Um trecho da rodovia federal M4 Don foi pavimentado com novo material; no futuro, está prevista a pavimentação da rede rodoviária com revestimento de nanotubos.>
Entre aqueles que já usam o TUBALL, o russoa empresa Unicom-Service, que produz eixos de poliuretano para correias transportadoras (adiciona 0,3% de concentrado TUBALL MATRIX para características antiestáticas), o fabricante chinês de brocas para plataformas de petróleo Orient Energy & Technology Ltd (1,7% do concentrado é adicionado à borracha para elasticidade do estator nas brocas), fabricante russo de recipientes de vidro "Ekran" (adiciona nanotubos ao líquido para pulverização).
Na Rússia, não havia mais de 2% do potencialclientes, então a OCSiAl começou a abrir escritórios nos EUA, Europa e Ásia. Agora, a empresa tem 600 clientes regulares em todo o mundo, mais de 2.000 empresas estão testando nanotubos, mais de 90% dos produtos são exportados.
O unicórnio e a nova era
Em 2019, o grupo de investimento A&NN comprou0,5% de ações e avaliou o negócio em um bilhão. Graças a isso, a OCSiAl entrou na lista dos chamados unicórnios – novas empresas que ainda não superaram as perdas, mas já receberam uma avaliação de mercado de US$ 1 bilhão.
Anatoly Chubais e Yuri Koropachinsky
Foto cedida por OCSiAl
Na abertura do Graphetron 50, Anatoly Chubais disse: “A OCSiAl está criando uma nova era de materiais humanos. Essas são propriedades fantásticas de um alótropo de carbono de parede única, que, quando adicionado a praticamente qualquer material, pode aumentar a resistência e as propriedades elétricas. Tudo o que foi feito hoje é apenas o começo do caminho em que se encontra a renovação global de materiais no setor real no mundo. Quando um jovem empresário, insolente e agressivo, se aproximou de mim, olhei naqueles olhos honestos e decidi que ele poderia conseguir isso ".
A empresa está atualmente representada em 45países da Europa e Ásia. Ao mesmo tempo, a sede foi aberta no Luxemburgo. Até 2023, a OCSiAl pretende construir um reator lá, produzindo 100 toneladas por ano, além de construir reatores em todos os países desenvolvidos.
“A OCSiAl é na verdade uma empresa luxemburguesa,explica Yuri. - Para proteger a propriedade intelectual, você precisa entender as leis inglesas, segmentar consumidores e investidores em todo o mundo. Os EUA e a Europa consomem 25% de nossa produção, portanto, colocamos nossa produção mais próxima do consumidor principal. Além disso, grandes empresas desejam receber suprimentos de diferentes países. Portanto, precisamos de locais diferentes ".
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