Un equipo de investigación de la Universidad de Córdoba (UCO), en colaboración con científicos de la Universidad Politécnica de Cartagena, ambas en España, ideó el primer prototipo de batería biocompatible que funciona durante unos 20 a 30 días utilizando la proteína hemoglobina como facilitador de reacciones en las baterías de zinc-aire que transforman la energía química en eléctrica.
La novedosa batería de zinc-aire y la hemoglobina
Los investigadores utilizaron la altísima afinidad por el oxígeno que tiene la hemoglobina de los glóbulos rojos para mejorar el rendimiento del proceso de reducción y oxidación (redox) que tiene lugar en las baterías de zinc-aire. Empleando esta proteína como un catalizador (facilitador) de la reacción electroquímica, lograron que el oxígeno del aire se reduzca y se transforme en agua en el polo positivo de la batería, liberando electrones que pasan al polo negativo, donde se produce la oxidación del zinc y genera energía.
Para «ser un buen catalizador en la reacción de reducción de oxígeno, el catalizador debe tener dos propiedades: absorber rápidamente las moléculas de oxígeno y formar moléculas de agua con relativa facilidad. Y la hemoglobina cumplía esos requisitos», explicó el investigador de la UCO, Manuel Cano Luna. De hecho, a través de este proceso, el equipo logró que su prototipo de batería biocompatible (que no es dañina para el organismo) funcionara con 0,165 miligramos de hemoglobina durante entre 20 y 30 días.
Ventajas del prototipo
El prototipo de batería que han desarrollado cuenta con otras ventajas más allá de su buen rendimiento. En primer lugar, las baterías zinc-aire son más sostenibles y pueden soportar condiciones adversas, a diferencia de otras que resultan afectadas por la humedad y que requieren de una atmósfera inerte para su fabricación.
En segundo lugar, «el uso de la hemoglobina como catalizador biocompatible es bastante prometedor de cara al uso de este tipo de baterías en dispositivos que se integran en el cuerpo humano», como por ejemplo los marcapasos, como señala Cano Luna. Los investigadores sostienen que la batería funciona a pH 7,4, que es un pH (medida de acidez o alcalinidad de una solución) similar al de la sangre. Los científicos indican además que, al estar presente en casi todos los mamíferos, estas proteínas podrían tener origen animal.
La investigación, publicada recientemente en Energy & Fuels, abre la puerta a nuevas alternativas funcionales para las baterías en un contexto en el que cada vez se esperan más equipos móviles, y en el que se apuesta cada vez más por las energías renovables, por lo que es necesario disponer de dispositivos que almacenen el exceso de energía eléctrica en forma de energía química. Las baterías de zinc-aire son una de las alternativas más sostenibles respecto a las de iones de litio, las cuales se enfrentan a problemas de escasez de litio y producen un impacto ambiental alto por ser un residuo peligroso.
Mejoras subsecuentes
Esta prueba de concepto constituye una batería primaria, por lo que solo es capaz de entregar energía eléctrica y no es recargable. El equipo de científicos ya está buscando otra proteína que pueda realizar la operación inversa y transformar el agua en oxígeno para, así, recargar la batería. Otra limitación es que estas solo funcionarían en presencia de oxígeno, por lo que no podrían utilizarse en el espacio. RT
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